Om bruk av lysdioder, LED-enhet, hvordan tenne en LED

Alle er kjent med LED-er nå: LED-lys, LED-lamper, bånd og mye mer. Takket være innsatsen fra utviklerne dukket det opp eksotiske enheter, for eksempel en dyse på en vannkran.

Utad er det en gjennomsiktig plastsylinder: kaldt vann som helles inn - inne i dysen lyser en blå LED, den ble varmere - den ble gul, og selv om vannet er for varmt blir dysen rød. Innholdet i den interne fyllingen er ukjent, men det faktum at lysdioder brukes som avgivende elementer er åpenbart.

Den første LED ble utviklet ved University of Illinois allerede i 1962. I 1990 ble lyse og senere superbride LED-er født.

Selve LED-en er veldig lik en konvensjonell likeretterdiode, bare når en likestrøm passerer gjennom den, begynner halvlederkrystallen å glødes. Det engelske navnet på LED-er er lysemitterende dioder, eller LED, som bokstavelig talt kan oversettes som en lysemitterende diode.

For å oppnå forskjellige bølgelengder av stråling (farge) tilsettes forskjellige dopingmidler til halvlederen. Tilsetningen av aluminium, helium, indium, fosfor får krystallen til å avgi farger fra rød til gul. For å få en glød fra blå til grønn, er krystallene dopet med nitrogenpartikler, gallium eller indium.

I dag er nok hvite LED-er den vanligste. I utgangspunktet er dette produkter for å lage belysning, fra lommelykter, suvenirer til alvorlige søkelys for installasjon på tak og fasader på bygninger. Men her er en interessant detalj: i naturen er det ikke noe halvledermateriale som kan gløde i hvitt.

Hvordan være her? Ultrafiolett stråling bidro til å komme ut av denne situasjonen: den "ultrafiolette" krystallen er dekket med et lag fosfor, omtrent det samme som det ble gjort i lysrør, som et resultat av at LED lyser hvitt.

Men det er også noe bakhold. Som i lysrør mister fosfor sine egenskaper over tid, gløden blir svak. For at slik slitasje skal skje, må LED imidlertid kontinuerlig skinne i minst et år, og kanskje enda mer. Så med periodisk slå av og på er levetiden til disse enhetene ganske stor.

Opprinnelig var lysdiodene hovedsakelig beregnet på indikatorer, de erstattet glødelampene for miniatyr. Fordelene her er ubestridelige. Dette er et lavt strømforbruk, lav forsyningsspenning og også høy holdbarhet: en glødelampe har en levetid på ikke mer enn tusen timer, mens for LED-er denne parameteren utgjør flere titusener.

Noen kilder hevder at LED-en kan fungere kontinuerlig opptil 11 år! Men på noen enheter, for å erstatte en lyspære, må man ty til betydelig demontering av saken og hele skjermpanelet. Her hjelper en hammer, en meisel og litt annen mor for fullt.

En karakteristisk parameter for LED er en rekke farger, som eliminerer behovet for filtre. Sammenlignet med glødelamper LED-pærer ha økt mekanisk styrke, noe som gjør det enkelt å tolerere vibrasjoner og støtbelastning. Innenfor rimelige grenser, selvfølgelig.

LED-enhet

De første lysdiodene ble produsert i metallkasser med et gjennomsiktig vindu. Etter hvert som teknologien forbedret begynte skroget å være laget helt av plast.Plastens farge tilsvarer som regel lysets farge, men gjennomsiktige tilfeller er også veldig vanlige. Hvilken farge en slik LED skinner, finner du først etter at den er inkludert.

Samme som konvensjonell likeretterdiodeLysdioden har to pinner anode og katode. Følg derfor polariteten når du kobler til. Utgangen til anoden er som regel litt lengre enn katoden, men dette er fremdeles en ny LED. Hvis bena allerede er trimmet, kan konklusjonene bestemmes av det "ordspråklige" multimeteret: med riktig polaritet på tilkoblingen, lyser LED-en litt.

I motsatt retning skal enheten vise en stor motstand, nesten en åpen, som tilfellet er med en konvensjonell likeretterdiode. Den interne innretningen av LED i et gjennomsiktig hus er vist i figur 1.

Figur 1. LEDens indre struktur i et gjennomsiktig etui

Slik tenner du en LED

Ganske ofte stiller amatørradioamatører spørsmålet: "Hvilken spenning er nødvendig for å tenne på en LED?". Her kan du se analogien med glødelamper. Denne lampen er for 220V, og denne er for 12. Hvis du bruker en LED, kan man ikke si at denne LEDen er for 5V, og denne er for 12V. Spørsmålet er, hvorfor det?

Fakta er at lysdioden er en strømanordning: en strømbegrensende motstand slås på i serie med den, som er vist i figur 2.

Figur 2 LED koblingsskjema gjennom en strømbegrensende motstand

Det er lett å se at LED-en er koblet til en likestrømskilde med riktig polaritet: anoden er koblet til den positive polen til batteriet og katoden gjennom henholdsvis begrensningsmotstanden til den negative. Naturligvis kan den begrensende motstanden også inkluderes i bruddet på anodeutgangen, fordi kretsen er seriell!

DC-kilden på figuren er vist som en galvanisk celle med en spenning på ikke mer enn halvannen volt. Faktisk kan det være et batteri av celler med en spenning på 12 ... 24V, og med riktig inkludering, til og med et AC-lysnett på 220V. Hovedsaken er å begrense likestrømmen gjennom LED på det nivået som er angitt i den tekniske dokumentasjonen. For de fleste moderne lysdioder er denne strømmen 20mA.

Men her er det helt riktig å komme med en liten merknad om spørsmålet om LED-spenning. Fakta er at for øyeblikket er det etablert produksjon av lysdioder med en integrert begrensningsmotstand integrert i huset for å miniaturisere elektronisk utstyr. Denne integrasjonen lar oss si at denne LED har en arbeidsspenning på 12V, og denne er bare 5.

Det er med denne markeringen du kan se prislappene i hyllene til radiomarkedene. Det er sant at slike enheter ikke er vanlige, derfor bør man ikke glemme den begrensende motstanden.

Det er også en kategori LED-er designet for en spesifikk driftsspenning. Dette er de såkalte blinkende lysdiodene som inneholder en integrert generator inni, som får krystallen til å blinke med en gitt frekvens. Forsøk på å endre blinkfrekvensen ved hjelp av eksterne kondensatorer og andre triks er dømt til å mislykkes. Selv om en viss frekvensendring kan oppnås ved å variere forsyningsspenningen.

Blinkende LED-er produseres for en spesifikk spenning: høyspenning 3 ... 14V og lavspenning 1,8 ... 5V. Samtidig er den innebygde begrensningsmotstanden for lavspente blinkende LED-er fraværende. Her må du vise maksimal oppmerksomhet. Men tilbake til vanlige lysdioder.

Så det har allerede blitt sagt at likestrømmen for de fleste LED-er er 20 milliampere. Det er mulig å gjøre litt mindre (bare lysstyrken vil synke, og fargen vil være litt annerledes enn forventet), men mer er svært uønsket. Det er denne nåværende verdien som er ment å tilveiebringe den begrensningsmotstand som er vist i figur 2.

For å beregne resistensverdien til denne motstanden, bør du kjenne til to parametere.For det første er dette strømforsyningen til kretsen (merk at det er SCHEMER, ikke en enkelt LED), og for det andre et direkte spenningsfall på lysdioden.

Dette direkte fallet er angitt i teknisk dokumentasjon, og for de fleste typer lysdioder er det i området 1,8 ... 3,6 V (for hver type sin egen, men oftest 2V). Dette vil være det direkte spenningsfallet på LED ved en strøm på 20 mA. Med slike data er det veldig enkelt å beregne motstanden til den begrensende motstanden. For å gjøre det klart hvor det kommer fra, kan du bruke det enkle diagrammet som er vist i figur 3.

Figur 3LED-tilkoblingsskjema

Det er åpenbart at den seriekoblede motstanden R1 og LED HL1 er en spenningsdelere. Det er også kjent at et direkte spenningsfall på LED i henhold til referansedataene er nøyaktig 2V. Her har vi en så god LED.

Da, med en forsyningsspenning på 12V, vil spenningsfallet over motstanden R1 være 12V - 2V = 10V. I følge Ohms lov er det derfor enkelt å beregne motstanden til motstanden som strømmen gjennom lysdioden vil være 20mA: R = U / I = 10V / 20mA = 0.5KΩ.

Formel for beregning av begrensningsmotstanden:

Alt er klart og enkelt her. I telleren er forsyningsspenningen og et direkte spenningsfall på lysdioden. Nevneren inneholder den nødvendige strømmen gjennom LED multiplisert med en pålitelighetsfaktor på 0,75. I mekanikk kalles dette sikkerhetsmargin.

I tilfelle når flere lysdioder er koblet i serie, legger spenningsfallet på dem ganske enkelt opp og erstattes med formelen vist over. Naturligvis, i dette tilfellet, blir motstanden R i dette tilfellet mindre enn for en enkelt LED.

Naturlig frigjøres noe kraft på motstanden. Slik at motstanden ikke brenner ut umiddelbart eller over tid, beregnes kraften vanligvis av formelen:

Alle mengder har SI-systemdimensjon: spenning i volt, motstand i ohm, kraft i watt.

Ganske ofte er det behov for forskjellige måter å koble til LED-er, koble dem til forskjellige strømkilder, men dette vil bli diskutert i fortsettelsen av artikkelen.

Se også: Slik kobler du LED-stripen til strømforsyningen

Boris Aladyshkin